I början av augusti 2016 testade US Navy framgångsrikt Osprey MV-22 tiltrotor. Detta flygplan i sig är inte ovanligt. Tvårotorfordonet har varit i tjänst hos den amerikanska marinen länge (det togs i bruk under andra halvan av 1980-talet), men för första gången i historien installerades kritiska delar på en tiltrotor (flygsäkerhet beror direkt på dem), som var 3D -skrivna skrivare.
För testning tryckte den amerikanska militären ut en konsol för att fästa motorn på tiltrotors vinge från titan med direkt laser-sintring lager för lager. Samtidigt monterades en töjningsmätare på själva fästet, utformat för att registrera en eventuell deformation av delen. Var och en av de två motorerna på Osprey MV-22 tiltrotorn är fäst vid vingen med fyra sådana fästen. Samtidigt, vid tidpunkten för tiltrotorns första testflygning, som ägde rum den 1 augusti 2016, installerades endast en konsol, tryckt på en 3D -skrivare, på den. Tidigare rapporterades att nacellfästena som trycktes med metoden för tredimensionell utskrift också installerades på tiltrotorn.
Utvecklingen av delarna som trycktes för tiltrotorn utfördes av US Navy Aviation Combat Operations Center som ligger vid McGuire-Dix-Lakehurst Joint Base i New Jersey. Flygtester av Osprey MV-22 med tryckta delar utfördes vid US Navy Patxent River-basen, testerna erkändes av militären som helt framgångsrika. Den amerikanska militären tror att tack vare den utbredda introduktionen av tredimensionellt tryck kommer tekniken i framtiden att kunna snabbt och relativt billigt producera reservdelar till omvandlare. I detta fall kan nödvändiga detaljer skrivas ut direkt på fartygen. Dessutom kan de tryckta delarna sedan modifieras för att förbättra prestandan hos de inbyggda enheterna och systemen.
Titan tryckt motorfäste
Den amerikanska militären var intresserad av 3D -utskriftsteknik för några år sedan, men fram till nyligen var 3D -skrivarnas funktionalitet inte tillräckligt bred för att kunna användas rutinmässigt för att bygga ganska komplexa delar. Delarna till tiltrotorn skapades med hjälp av en additiv 3D -skrivare. Delen görs gradvis i lager. Var tredje lager titandamm är bundna med en laser, denna process upprepas så länge som det är nödvändigt för att få önskad form. Efter slutförandet skärs överskottet av delen; det resulterande elementet är helt klart att använda. Eftersom testerna slutfördes framgångsrikt kommer den amerikanska militären inte att stanna där, de kommer att bygga 6 viktigare strukturella element i tiltrotorn, varav hälften också kommer att vara titan, och det andra - stål.
3D -utskrift i Ryssland och över hela världen
Trots att produktionstypen för skrivare framgångsrikt implementerades i USA och Ryssland för flera år sedan håller på att färdigställa och testa skapandet av element för militär utrustning. Först och främst beror detta på de mycket höga kraven på alla militära produkter, främst när det gäller tillförlitlighet och hållbarhet. Amerikanerna är dock inte ensamma om att göra framsteg på detta område. För andra året i rad har ryska designers tillverkat delar till de utvecklade överfallsgevär och pistoler med hjälp av 3D -tryckteknik. Ny teknik sparar värdefull ritningstid. Och att sätta igång sådana delar kan ge snabb ersättning i fältet, i reparationsbataljoner, eftersom det inte kommer att behöva vänta på reservdelar från fabriken för samma tankar eller obemannade flygbilar.
För ubåtar kommer militära 3D-skrivare helt enkelt att vara guld värda, eftersom vid autonom fjärrnavigering kommer utbytet av delar av ubåtarna själva att ge ubåten en nästan outtömlig resurs. En liknande situation observeras med fartyg som går på långa resor och isbrytare. De flesta av dessa fartyg kommer att få drönare inom en snar framtid, vilket så småningom kommer att kräva reparation eller fullständigt byte. Om en 3D -skrivare visas på fartyget, vilket gör det möjligt att snabbt skriva ut reservdelar, kan utrustningen användas om några timmar igen. Under förutsättningarna för operationens förgänglighet och den höga rörligheten för teatern för militära operationer kommer den lokala församlingen av vissa delar, sammansättningar och mekanismer direkt på plats att möjliggöra en hög effektivitetsnivå för stödenheter.
Osprey MV-22
Medan den amerikanska militären lanserar sina konvertiplaner har ryska tillverkare av Armata -tanken redan använt en industriell skrivare vid Uralvagonzavod för andra året. Med dess hjälp produceras delar till pansarfordon, liksom civila produkter. Men hittills används sådana delar bara för prototyper, till exempel användes de vid skapandet av Armata -tanken och dess tester. På Kalashnikov -oro, liksom på TsNIITOCHMASH, på beställning av den ryska militären, tillverkar designers olika delar av handeldvapen av metall- och polymerchips med hjälp av 3D -skrivare. Tula Instrument Design Bureau uppkallad efter Shipunov, den berömda CPB, som är känd för ett rikt sortiment av tillverkade vapen: från pistoler till högprecisionsmissiler, ligger inte efter dem. Till exempel är en lovande pistol och ett ADS-gevär, som är avsett att ersätta specialstyrkorna AK74M och APS, sammansatta av höghållfasta plastdelar som är tryckta på en skrivare. För vissa militära produkter har CPB redan kunnat skapa formar; för närvarande håller serien på att utarbeta produkter.
Under förhållandena när en ny vapenkapplöpning observeras i världen blir tidpunkten för släppandet av nya typer av vapen viktig. Till exempel i pansarfordon tar vanligtvis bara ett år eller två att skapa en modell och överföra den från ritningar till en prototyp. När man utvecklar ubåtar är denna period redan 2 gånger längre. "3D -utskriftstekniken kommer att minska tidsperioden med flera gånger till flera månader", konstaterar Alexey Kondratyev, expert på marinen. - Designers kommer att kunna spara tid på ritningar när de designar en 3D -modell på en dator och omedelbart göra en prototyp av önskad del. Mycket ofta omarbetas delar med hänsyn till de tester som utförts och under bearbetning. I det här fallet kan du släppa enheten istället för delen och kontrollera alla mekaniska egenskaper, hur delarna interagerar med varandra. I slutändan kommer tidpunkten för prototypning att göra det möjligt för designers att minska den totala tiden för det första färdiga provet att komma in i testfasen. Numera tar det cirka 15-20 år att skapa en ny generation kärnbåt: från en skiss till den sista skruven under montering. Med den vidare utvecklingen av industriellt tredimensionellt tryck och lanseringen av massproduktion av delar på detta sätt kan tidsramen minskas med minst 1,5-2 gånger."
Enligt experter är modern teknik nu ett till två år från massproduktion av titandelar på 3D -skrivare. Det är säkert att säga att i slutet av 2020 kommer militära företrädare vid företagen i det militär-industriella komplexet att acceptera utrustning som kommer att monteras med 30-50% med hjälp av 3D-utskriftsteknik. Samtidigt är den största betydelsen för forskare skapandet av keramiska delar på en 3D-skrivare, som kännetecknas av hög hållfasthet, lätthet och värmeskyddande egenskaper. Detta material används mycket i rymd- och flygindustrin, men det kan användas i ännu större volymer. Till exempel öppnar skapandet av en keramisk motor på en 3D -skrivare horisonten för skapandet av hypersoniska flygplan. Med en sådan motor kunde ett passagerarplan flyga från Vladivostok till Berlin på ett par timmar.
Det rapporteras också att amerikanska forskare har uppfunnit en hartsformel speciellt för utskrift i 3D -skrivare. Värdet av denna formel ligger i den höga hållfastheten hos de material som erhålls från den. Till exempel tål ett sådant material kritiska temperaturer som överstiger 1700 grader Celsius, vilket är tio gånger högre än motståndet hos många moderna material. Stephanie Tompkins, vetenskapsdirektör för avancerad försvarsforskning, uppskattar att nya material som skapats med 3D -skrivare kommer att ha unika kombinationer av egenskaper och egenskaper som aldrig tidigare setts. Tack vare den nya tekniken säger Tompkins att vi kommer att kunna producera en hållbar del som är både lätt och enorm. Forskare tror att tillverkningen av keramiska delar på en 3D -skrivare kommer att innebära ett vetenskapligt genombrott, bland annat i produktionen av civila produkter.
Den första ryska 3D -satelliten
För närvarande producerar 3D -utskriftstekniken redan framgångsrikt delar direkt ombord på rymdstationer. Men inhemska experter bestämde sig för att gå ännu längre, de bestämde sig omedelbart för att skapa en mikrosatellit med en 3D -skrivare. The Rocket and Space Corporation Energia har skapat en satellit, kroppen, fästet och ett antal andra delar som 3D -printades. Samtidigt är ett viktigt förtydligande att mikrosatelliten skapades av Energias ingenjörer tillsammans med studenter vid Tomsk Polytechnic University (TPU). Den första skrivarsatelliten fick det fullständiga namnet "Tomsk-TPU-120" (nummer 120 i namnet för att hedra universitetets 120-årsjubileum, som firades i maj 2016). Den lanserades framgångsrikt i rymden våren 2016 tillsammans med rymdfarkosten Progress MS-02, satelliten levererades till ISS och sköts sedan ut i rymden. Denna enhet är världens första och enda 3D -satellit.
Satelliten som skapats av TPU -studenter tillhör klassen nanosatelliter (CubSat). Den har följande mått 300x100x100 mm. Denna satellit var den första rymdfarkosten i världen som hade en 3D -tryckt kropp. I framtiden kan denna teknik bli ett verkligt genombrott i skapandet av små satelliter, samt göra deras användning mer tillgänglig och utbredd. Rymdfarkostens design utvecklades vid TPU Scientific and Education Center "Modern Production Technologies". Materialet från vilken satelliten gjordes skapades av forskare från Tomsk Polytechnic University och Institute of Strength Physics and Materials Science från Siberian Branch of Russian Academy of Sciences. Satellitens huvudsakliga syfte var att testa ny teknik inom rymdmaterialvetenskap; den kommer att hjälpa ryska forskare att testa flera utvecklingar av Tomsk -universitetet och dess partners.
Enligt universitetets presstjänst var lanseringen av Tomsk-TPU-120 nanosatellit planerad att genomföras under rymdpromenaden från ISS. Satelliten är en ganska kompakt, men samtidigt en fullfjädrad rymdfarkost, utrustad med batterier, solpaneler, radioutrustning ombord och andra enheter. Men dess främsta egenskap var att dess kropp var 3D -tryckt.
Olika sensorer av nanosatelliten registrerar temperaturen ombord, på batterier och kort och parametrar för elektroniska komponenter. All denna information kommer sedan att överföras till jorden online. Baserat på denna information kommer ryska forskare att kunna analysera tillståndet för satellitmaterialen och avgöra om de kommer att använda dem för utveckling och konstruktion av rymdfarkoster i framtiden. Det bör noteras att en viktig aspekt av utvecklingen av små rymdfarkoster också är utbildning av ny personal för industrin. Idag utvecklar, tillverkar och förbättrar designerna för alla typer av små rymdfarkoster studenter och lärare vid Tomsk Polytechnic University med sina egna händer samtidigt som de inte bara får grundläggande kunskaper av hög kvalitet utan också de nödvändiga praktiska färdigheterna. Det är detta som gör studenterna från denna utbildningsinstitution unika specialister i framtiden.
Framtidsplanerna för ryska forskare och branschrepresentanter inkluderar skapandet av en svärm av universitetssatelliter.”Idag pratar vi om behovet av att motivera våra elever att studera allt som på ett eller annat sätt är kopplat till rymden - det kan vara energi, material och skapandet av nya generationens motorer etc. Vi diskuterade tidigare att intresset för rymden i landet har tappat något, men det kan återupplivas. För att göra detta är det nödvändigt att börja inte ens från en elevbänk, utan från en skolbänk. Således har vi gått in på utvecklings- och tillverkningsvägen för CubeSat - små satelliter”, - noterar presstjänsten från Tomsk Polytechnic Institute med hänvisning till rektorn för denna högre utbildningsinstitution, Peter Chubik.
